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在燃料电池技术中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）以其低的工作温度和快的响应速度等优势而可能应用于便携式移动电源和电动交通工具。阴极氧还原反应（ORR）是限制PEMFC性能的重要因素之一。到目前为止，炭黑负载的铂基纳米粒子是广泛用于ORR的催化剂。但是，PEMFC的大规模商业化因此类催化剂的低活性和高成本而受到阻碍。最近，燃料电池中电催化剂的研究集中在降低或者替代铂基催化剂和发展新型ORR催化剂等方向上。氮掺杂碳材料及其复合物因对ORR的有效催化而引起人们关注。本论文发展了简单、新颖的方法来制备氮掺杂石墨烯（N-G）和氮掺杂空心碳微球（HNCMS）并将其用作碱性条件下的ORR反应催化剂。另外，我们以HNCMS作为铂纳米粒子（Pt NPs）载体制备了Pt/HNCMS复合物并研究了其在酸性条件下对ORR的电催化性能。论文的主要工作如下：(1)利用石墨烯氧化物（GO）与尿素的水热反应制备了氮掺杂石墨烯（N-G）。氮掺杂和GO的还原在水热环境下同步进行。所获得的N-G用AFM、TEM和元素分析仪进行了表征。与NaBH4还原的GO和GO本身相比，N-G的ORR反应起峰电位正移了，并且可观察到增强的稳态扩散电流密度。同时相对于E-TEK Pt/C催化剂，N-G展现了突出的稳定性和抗甲醇性能。(2)以易得、便宜的生物质材料多巴胺为碳源和氮源合成了氮掺杂空心碳微球(HNCMS)。用SEM、TEM、比表面分析仪和元素分析仪对所制备的HNCMS进行了表征。结果显示，HNCMS具有均一的直径和介孔结构、高的比表面积和达6.58wt.%的含氮量。HNCMS被用作碱性条件下ORR反应非贵金属电催化剂并且展现了高的电催化活性、优异的长期稳定性和抗甲醇性能。(3)通过碳化聚多巴胺获得了氮掺杂空心碳微球（HNCMS），并通过微波辅助还原的方法将Pt NPs沉积在HNCMS表面制得Pt/HNCMS复合物。整个沉积过程没有使用任何表面修饰方法和表面活性剂。采用SEM、TEM、XRD等技术表征了催化剂的形貌和结构。结果表明：Pt NPs均匀分散在HNCMS表面。Pt/HNCMS复合物的ORR电催化性质通过循环伏安法和线性伏安扫描法进行了研究。与商业E-TEK Pt/C催化剂相比，Pt/HNCMS复合物具有3倍高的面积比活性和4倍高的长期稳定性。